JP2003147468A - 切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材 - Google Patents
切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材Info
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- JP2003147468A JP2003147468A JP2001344318A JP2001344318A JP2003147468A JP 2003147468 A JP2003147468 A JP 2003147468A JP 2001344318 A JP2001344318 A JP 2001344318A JP 2001344318 A JP2001344318 A JP 2001344318A JP 2003147468 A JP2003147468 A JP 2003147468A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 実用的な押出性及び機械的性質を示す組成の
Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材について、
その切削性を向上を図る。 【解決手段】 Ｓｉ：１．５〜７．０％（質量％、以下
同じ）、Ｍｇ：０．５〜１．０％を含有し、必要に応じ
てさらに、Ｃｕ：０．１〜１．２％、Ｔｉ：０．０１〜
０．２％、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅの１種又は２種以上
を各々０．０５〜１．０％を含有し、残部Ａｌ及び不純
物からなり、時効処理して得られる耐力の最高値（σ0.
2max）の０．７〜０．９倍の耐力を持ち、かつ圧縮の残
留応力が−１００Ｎ／ｍｍ２以下となるように過時効処
理を施したＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出
材。
Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材について、
その切削性を向上を図る。 【解決手段】 Ｓｉ：１．５〜７．０％（質量％、以下
同じ）、Ｍｇ：０．５〜１．０％を含有し、必要に応じ
てさらに、Ｃｕ：０．１〜１．２％、Ｔｉ：０．０１〜
０．２％、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅの１種又は２種以上
を各々０．０５〜１．０％を含有し、残部Ａｌ及び不純
物からなり、時効処理して得られる耐力の最高値（σ0.
2max）の０．７〜０．９倍の耐力を持ち、かつ圧縮の残
留応力が−１００Ｎ／ｍｍ２以下となるように過時効処
理を施したＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出
材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、製造の過程で切削
加工を多用する機械部品等に適する切削用Ａｌ−Ｍｇ−
Ｓｉ系アルミニウム合金押出材に関する。
加工を多用する機械部品等に適する切削用Ａｌ−Ｍｇ−
Ｓｉ系アルミニウム合金押出材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ
ニウム合金は、ＡＡ６２６２合金（Ｓｉ：０．４〜０．
８％、Ｍｇ：０．８〜１．２％、Ｃｕ：０．１５〜０．
４％、Ｐｂ：０．４〜０．７％、Ｂｉ：０．４〜０．７
％、残部Ａｌ）に代表されるように、有効添加元素とし
てＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎ等の低融点金属を含有する。これら
低融点金属はアルミニウム中にほとんど固溶せず、アル
ミニウム合金中に粒状にミクロ偏析し、その低融点金属
粒子が切削加工時の加工発熱により溶融して切粉を分断
し、アルミニウム合金の切削性を向上させる。このＡＡ
６２６２合金は、製造の過程で切削加工、特にドリル加
工が多用される機械部品、例えば自動車のアンチスキッ
ド・ブレーキ・システム（ＡＢＳ）のハウジングの素材
として従来より使用されている
ニウム合金は、ＡＡ６２６２合金（Ｓｉ：０．４〜０．
８％、Ｍｇ：０．８〜１．２％、Ｃｕ：０．１５〜０．
４％、Ｐｂ：０．４〜０．７％、Ｂｉ：０．４〜０．７
％、残部Ａｌ）に代表されるように、有効添加元素とし
てＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎ等の低融点金属を含有する。これら
低融点金属はアルミニウム中にほとんど固溶せず、アル
ミニウム合金中に粒状にミクロ偏析し、その低融点金属
粒子が切削加工時の加工発熱により溶融して切粉を分断
し、アルミニウム合金の切削性を向上させる。このＡＡ
６２６２合金は、製造の過程で切削加工、特にドリル加
工が多用される機械部品、例えば自動車のアンチスキッ
ド・ブレーキ・システム（ＡＢＳ）のハウジングの素材
として従来より使用されている
【０００３】ところが、低融点金属が添加されたＡｌ−
Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金は、切削性が向上する反
面耐食性が低下し、また、低融点金属は熱脆性を引き起
こす欠点もあり、使用環境に十分な注意を払う必要があ
った。さらに、合金をスクラップとしてリサイクルする
場合、Ｐｂ、Ｂｉ等を必要とする比較的少ない合金種に
しか転用ができず、転用範囲が狭まるためにリサイクル
性に不利であるという問題を有していた。また、機械構
造部品は耐食性、耐摩耗性又は装飾効果を高めるため
に、表面にアルマイト処理を施す場合があるが、Ｐｂや
Ｂｉが添加されたアルミニウム合金の場合、表面にＰｂ
やＢｉが露出した箇所において酸化皮膜が形成されず、
不均質で光沢のないアルマイト皮膜しか得られないとい
う問題があった。
Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金は、切削性が向上する反
面耐食性が低下し、また、低融点金属は熱脆性を引き起
こす欠点もあり、使用環境に十分な注意を払う必要があ
った。さらに、合金をスクラップとしてリサイクルする
場合、Ｐｂ、Ｂｉ等を必要とする比較的少ない合金種に
しか転用ができず、転用範囲が狭まるためにリサイクル
性に不利であるという問題を有していた。また、機械構
造部品は耐食性、耐摩耗性又は装飾効果を高めるため
に、表面にアルマイト処理を施す場合があるが、Ｐｂや
Ｂｉが添加されたアルミニウム合金の場合、表面にＰｂ
やＢｉが露出した箇所において酸化皮膜が形成されず、
不均質で光沢のないアルマイト皮膜しか得られないとい
う問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、従来切削性を
向上させる目的で添加されていたＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎなど
の低融点金属を添加せずに切削性を高めたＡｌ−Ｍｇ−
Ｓｉ系アルミニウム合金押出材の開発が進められ、それ
は、例えば特開平９−２４９９３１号公報、特開平１０
−８１７５号公報、特開平１１−１８９８３７号公報、
特開平１１−３２３４７２号公報等に開示されている。
上記公報に記載された発明は、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アル
ミニウム合金押出材の切削性と組成及び析出組織の関係
を調べ、優れた切削性を示す範囲を特定したものである
が、一方でＡＢＳ等の部品の小型、軽量化が進み、それ
に伴い小型の切削ドリル、例えば直径２ｍｍ程度のもの
も使用されるようになり、さらに高いレベルの切削性が
要求されるようになってきた。従って、本発明は、切削
用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材におい
て、さらに切削性の向上を図ることを目的とする。
向上させる目的で添加されていたＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎなど
の低融点金属を添加せずに切削性を高めたＡｌ−Ｍｇ−
Ｓｉ系アルミニウム合金押出材の開発が進められ、それ
は、例えば特開平９−２４９９３１号公報、特開平１０
−８１７５号公報、特開平１１−１８９８３７号公報、
特開平１１−３２３４７２号公報等に開示されている。
上記公報に記載された発明は、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アル
ミニウム合金押出材の切削性と組成及び析出組織の関係
を調べ、優れた切削性を示す範囲を特定したものである
が、一方でＡＢＳ等の部品の小型、軽量化が進み、それ
に伴い小型の切削ドリル、例えば直径２ｍｍ程度のもの
も使用されるようになり、さらに高いレベルの切削性が
要求されるようになってきた。従って、本発明は、切削
用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材におい
て、さらに切削性の向上を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、実用的な
押出性及び機械的性質を示す組成のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系
アルミニウム合金押出材について、その切削性を詳しく
調査する過程で、焼入れ後、過時効処理を行った場合に
切削性が向上することを見いだした。本発明は、この知
見に基づいてなされたものである。すなわち、本発明に
係る切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材
は、Ｓｉ：１．５〜７．０％、Ｍｇ：０．５〜１．０％
を含有し、過時効処理がされていることを特徴とする。
より具体的には、上記切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ
ニウム合金押出材は、時効処理して得られる耐力の最高
値（σ0.2max）の０．７倍以上の耐力を持つように過時
効処理がされていることを特徴とする。あるいは、上記
切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材は、
圧縮の残留応力が−１００Ｎ／ｍｍ２以下となるように
過時効処理がされていることを特徴とする。
押出性及び機械的性質を示す組成のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系
アルミニウム合金押出材について、その切削性を詳しく
調査する過程で、焼入れ後、過時効処理を行った場合に
切削性が向上することを見いだした。本発明は、この知
見に基づいてなされたものである。すなわち、本発明に
係る切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材
は、Ｓｉ：１．５〜７．０％、Ｍｇ：０．５〜１．０％
を含有し、過時効処理がされていることを特徴とする。
より具体的には、上記切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ
ニウム合金押出材は、時効処理して得られる耐力の最高
値（σ0.2max）の０．７倍以上の耐力を持つように過時
効処理がされていることを特徴とする。あるいは、上記
切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材は、
圧縮の残留応力が−１００Ｎ／ｍｍ２以下となるように
過時効処理がされていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明でいう過時効処理とは、最
高強度（耐力：σ0.2max）が得られる時効処理条件より
高い温度又は長い時間時効処理を行うことである。具体
的には、例えば、処理温度Ｔ１℃で時効処理した場合に
Ｈ１ｍｉｎでＴ１℃での最高強度が得られるとすれば、
Ｔ１℃×（Ｈ１＋α）ｍｉｎの処理条件を施す。また、
処理時間Ｈ２で時効処理した場合にＴ２℃でＨ２ｍｉｎ
での最高強度が得られるとすれば、（Ｔ２＋β）℃×Ｈ
２ｍｉｎの処理条件を施す。ここで、α、βは正の値で
ある。あるいは、例えば最高強度を得たところでいった
ん時効処理を停止し、再度加熱して時効処理を行った場
合も、本発明でいう過時効処理になる。
高強度（耐力：σ0.2max）が得られる時効処理条件より
高い温度又は長い時間時効処理を行うことである。具体
的には、例えば、処理温度Ｔ１℃で時効処理した場合に
Ｈ１ｍｉｎでＴ１℃での最高強度が得られるとすれば、
Ｔ１℃×（Ｈ１＋α）ｍｉｎの処理条件を施す。また、
処理時間Ｈ２で時効処理した場合にＴ２℃でＨ２ｍｉｎ
での最高強度が得られるとすれば、（Ｔ２＋β）℃×Ｈ
２ｍｉｎの処理条件を施す。ここで、α、βは正の値で
ある。あるいは、例えば最高強度を得たところでいった
ん時効処理を停止し、再度加熱して時効処理を行った場
合も、本発明でいう過時効処理になる。
【０００７】本発明では、この過時効処理により、過時
効処理後の耐力が、アルミニウム合金押出材を時効処理
して得られる耐力の最高値（σ0.2max）の約０．７倍以
上になるように調整することが望ましい。これ以上過時
効処理を行うと強度の低下が大きくなり、素材が本来発
揮し得る強度を大きく犠牲にする材料設計となる。一
方、残留応力の低減及び切り屑分断性の向上を安定して
達成するには、一般に過時効処理後の耐力を上記σ0.2m
axの約０．９倍以下になるように調整するのが望まし
い。
効処理後の耐力が、アルミニウム合金押出材を時効処理
して得られる耐力の最高値（σ0.2max）の約０．７倍以
上になるように調整することが望ましい。これ以上過時
効処理を行うと強度の低下が大きくなり、素材が本来発
揮し得る強度を大きく犠牲にする材料設計となる。一
方、残留応力の低減及び切り屑分断性の向上を安定して
達成するには、一般に過時効処理後の耐力を上記σ0.2m
axの約０．９倍以下になるように調整するのが望まし
い。
【０００８】Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出
材に対し、上記のとおり過時効処理を行うことにより、
材料強度（耐力）は多少低下するが、切削性が大きく向
上する。その理由は次のとおりである。 押出材は焼入れ時等に残留応力が発生するが（特にプ
レス焼入れを行ったときに顕著）、残留応力があると、
製品にドリルで穴あけ加工を行う際、製品がドリルを締
め付け、特に細径のドリルの場合に折損の不安がある。
また、過度の発熱が起き、その熱によりアルミニウム合
金の溶着が発生する（ドリルの刃にアルミニウム合金が
付着する）。過時効処理を行うことにより、過度に材料
強度を下げることなく、その残留応力を低減することが
できる。 過時効処理を行うとマトリックス中の析出物（Ｍｇ２
Ｓｉ等）が比較的大きく成長する。これにより、析出物
粒子の脆性破壊及び粒子間（マトリックス中）をクラッ
クが伝播するクラッキングパス（Craking Path；「軽金
属」第51巻、第4号(2001)、P.238-241参照）が容易に発生
し、切粉分断がスムーズに起こる。
材に対し、上記のとおり過時効処理を行うことにより、
材料強度（耐力）は多少低下するが、切削性が大きく向
上する。その理由は次のとおりである。 押出材は焼入れ時等に残留応力が発生するが（特にプ
レス焼入れを行ったときに顕著）、残留応力があると、
製品にドリルで穴あけ加工を行う際、製品がドリルを締
め付け、特に細径のドリルの場合に折損の不安がある。
また、過度の発熱が起き、その熱によりアルミニウム合
金の溶着が発生する（ドリルの刃にアルミニウム合金が
付着する）。過時効処理を行うことにより、過度に材料
強度を下げることなく、その残留応力を低減することが
できる。 過時効処理を行うとマトリックス中の析出物（Ｍｇ２
Ｓｉ等）が比較的大きく成長する。これにより、析出物
粒子の脆性破壊及び粒子間（マトリックス中）をクラッ
クが伝播するクラッキングパス（Craking Path；「軽金
属」第51巻、第4号(2001)、P.238-241参照）が容易に発生
し、切粉分断がスムーズに起こる。
【０００９】ところで、過時効処理は温度と時間の兼ね
合いで決まるため、低温であっても時間さえ長くすれば
一応過時効とすることができ、押出材の切削性を向上さ
せることができる。しかし、残留応力を低減させる意味
からは、処理温度を２００℃以上に設定することが望ま
しい。これは、２００℃未満では、処理時間が長くなっ
ても残留応力の低減が十分に行われないためである。先
に述べたように、残留応力が高いとドリルで穴あけ加工
を行う際に製品がドリルを締め付け、過度の発熱が起き
てアルミニウム合金の溶着が発生したり、さらに細径の
ドリルであれば使用中に折損することもあり得る。その
可能性を安定的に排除するためには、圧縮の残留応力が
−１００Ｎ／ｍｍ２以下（残留応力の絶対値が１００Ｎ
／ｍｍ２以下）になるように過時効処理することが望ま
しい。なお、数値のマイナスは圧縮の残留応力を意味す
る。上記組成のアルミニウム合金押出材において、過時
効後にσ0.2maxの０．７倍以上の耐力、かつ−１００Ｎ
／ｍｍ２以下の残留応力を工業的に実現するには、概ね
２００〜２４０℃の範囲から適宜選択すればよい。
合いで決まるため、低温であっても時間さえ長くすれば
一応過時効とすることができ、押出材の切削性を向上さ
せることができる。しかし、残留応力を低減させる意味
からは、処理温度を２００℃以上に設定することが望ま
しい。これは、２００℃未満では、処理時間が長くなっ
ても残留応力の低減が十分に行われないためである。先
に述べたように、残留応力が高いとドリルで穴あけ加工
を行う際に製品がドリルを締め付け、過度の発熱が起き
てアルミニウム合金の溶着が発生したり、さらに細径の
ドリルであれば使用中に折損することもあり得る。その
可能性を安定的に排除するためには、圧縮の残留応力が
−１００Ｎ／ｍｍ２以下（残留応力の絶対値が１００Ｎ
／ｍｍ２以下）になるように過時効処理することが望ま
しい。なお、数値のマイナスは圧縮の残留応力を意味す
る。上記組成のアルミニウム合金押出材において、過時
効後にσ0.2maxの０．７倍以上の耐力、かつ−１００Ｎ
／ｍｍ２以下の残留応力を工業的に実現するには、概ね
２００〜２４０℃の範囲から適宜選択すればよい。
【００１０】本発明に係るＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニ
ウム合金は、基本的に上記範囲のＳｉ、Ｍｇ及び残部Ａ
ｌと不純物からなり、必要に応じてさらに、Ｃｕ：
０．１〜１．２％、Ｔｉ：０．０１〜０．２％、Ｍ
ｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅの１種又は２種以上を各々０．０
５〜１．０％、以上〜を単独又は２以上の適宜の組
み合わせで含み得る。本発明における組成範囲の限定理
由は次の通りである。
ウム合金は、基本的に上記範囲のＳｉ、Ｍｇ及び残部Ａ
ｌと不純物からなり、必要に応じてさらに、Ｃｕ：
０．１〜１．２％、Ｔｉ：０．０１〜０．２％、Ｍ
ｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅの１種又は２種以上を各々０．０
５〜１．０％、以上〜を単独又は２以上の適宜の組
み合わせで含み得る。本発明における組成範囲の限定理
由は次の通りである。
【００１１】Ｓｉ、Ｍｇ
ＳｉとＭｇは共存することによりＭｇ２Ｓｉとして析出
し、強度を高める効果がある。しかし、Ｓｉが１．５％
未満又はＭｇが０．５％未満ではその効果が得られず、
一方、Ｓｉが７．０％を越えるとＳｉ系化合物の生成に
より押出性が低下し、Ｍｇが１．０％を越えるとＭｇ単
体の固溶強化により変形抵抗が増加し、同じく押出性が
低下する。従って、Ｓｉの添加量は１．５〜７．０％、
Ｍｇの添加量は０．５〜１．０％の範囲とする。Ｓｉの
より望ましい範囲は１．７〜５．０％、さらに望ましく
は１．７〜４．０％であり、Ｍｇのより望ましい範囲は
０．６〜０．８％である。
し、強度を高める効果がある。しかし、Ｓｉが１．５％
未満又はＭｇが０．５％未満ではその効果が得られず、
一方、Ｓｉが７．０％を越えるとＳｉ系化合物の生成に
より押出性が低下し、Ｍｇが１．０％を越えるとＭｇ単
体の固溶強化により変形抵抗が増加し、同じく押出性が
低下する。従って、Ｓｉの添加量は１．５〜７．０％、
Ｍｇの添加量は０．５〜１．０％の範囲とする。Ｓｉの
より望ましい範囲は１．７〜５．０％、さらに望ましく
は１．７〜４．０％であり、Ｍｇのより望ましい範囲は
０．６〜０．８％である。
【００１２】Ｃｕ
Ｃｕは熱処理により強度を高める効果があり必要に応じ
て添加されるが、０．１％未満ではその効果に乏しく、
一方、１．２％を越えて添加すると耐食性が低下し、ま
た押出性も低下する。従って、Ｃｕの添加量は０．１〜
１．２％の範囲とする。より望ましくは０．１〜１．０
％、さらに望ましくは０．２〜０．８％の範囲である。 Ｔｉ Ｔｉは鋳造組織を微細化して機械的性質を安定化するた
め、必要に応じて添加されるが、０．０１％未満ではそ
の効果が得られず、一方、０．２％を越えて添加しても
それ以上微細化効果は向上しない。従って、Ｔｉの添加
量は０．０１〜０．２％の範囲とする。より望ましく
は、０．０１〜０．１％の範囲である。
て添加されるが、０．１％未満ではその効果に乏しく、
一方、１．２％を越えて添加すると耐食性が低下し、ま
た押出性も低下する。従って、Ｃｕの添加量は０．１〜
１．２％の範囲とする。より望ましくは０．１〜１．０
％、さらに望ましくは０．２〜０．８％の範囲である。 Ｔｉ Ｔｉは鋳造組織を微細化して機械的性質を安定化するた
め、必要に応じて添加されるが、０．０１％未満ではそ
の効果が得られず、一方、０．２％を越えて添加しても
それ以上微細化効果は向上しない。従って、Ｔｉの添加
量は０．０１〜０．２％の範囲とする。より望ましく
は、０．０１〜０．１％の範囲である。
【００１３】Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅはそれぞれ固溶体化して素材の
強度を高める効果があり、１種又は２種以上が必要に応
じて添加されるが、それぞれ０．０５％未満では充分な
効果が得られず、一方、１．０％を越えて添加しても効
果が飽和し、押出性も低下する。従って、各元素の添加
量はそれぞれ０．０５〜１．０％の範囲とする。より望
ましくはそれぞれ０．０５〜０．５％、さらに望ましく
は０．１５〜０．３５％の範囲である。なお、Ｆｅはア
ルミニウム合金に通常最も多く含まれる不純物であり、
不純物として混入してもよいが積極的に添加してもよ
い。
強度を高める効果があり、１種又は２種以上が必要に応
じて添加されるが、それぞれ０．０５％未満では充分な
効果が得られず、一方、１．０％を越えて添加しても効
果が飽和し、押出性も低下する。従って、各元素の添加
量はそれぞれ０．０５〜１．０％の範囲とする。より望
ましくはそれぞれ０．０５〜０．５％、さらに望ましく
は０．１５〜０．３５％の範囲である。なお、Ｆｅはア
ルミニウム合金に通常最も多く含まれる不純物であり、
不純物として混入してもよいが積極的に添加してもよ
い。
【００１４】不純物
アルミニウム合金を鋳造する際には地金、添加元素の中
間合金等様々な経路より不純物が混入する。混入する元
素は様々であるが、Ｆｅ以外の不純物は単体で０．０５
％以下、総量で０．１５％以下であれば前記アルミニウ
ム合金の特性にほとんど影響を及ぼさない。従って、こ
れらの不純物は単体で０．０５％以下、総量で０．１５
％以下とする。なお、不純物のうちＢについては、Ｔｉ
の添加に伴い合金中にＴｉの１／５程度の量で混入する
が、より望ましい範囲は０．０２％以下、さらに０．０
１％以下が望ましい。
間合金等様々な経路より不純物が混入する。混入する元
素は様々であるが、Ｆｅ以外の不純物は単体で０．０５
％以下、総量で０．１５％以下であれば前記アルミニウ
ム合金の特性にほとんど影響を及ぼさない。従って、こ
れらの不純物は単体で０．０５％以下、総量で０．１５
％以下とする。なお、不純物のうちＢについては、Ｔｉ
の添加に伴い合金中にＴｉの１／５程度の量で混入する
が、より望ましい範囲は０．０２％以下、さらに０．０
１％以下が望ましい。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について、比較例と比
較して具体的に説明する。表１に示した化学組成の合金
を溶解し半連続鋳造により１６０ｍｍ径の押出ビレット
を作成し、５００℃で４時間均質化熱処理を施した後、
５００℃の押出温度で６０ｍｍ×６０ｍｍの角形断面に
押し出し、押出中に押出材を水冷することにより焼入れ
を行った（プレス焼入れ）。焼入れ後の各押出材に対
し、表１に示す種々の条件で人工時効処理を行った。こ
れを供試材とし、引張特性、切削性及び残留応力を下記
要領で測定した。その結果を表２に示す。
較して具体的に説明する。表１に示した化学組成の合金
を溶解し半連続鋳造により１６０ｍｍ径の押出ビレット
を作成し、５００℃で４時間均質化熱処理を施した後、
５００℃の押出温度で６０ｍｍ×６０ｍｍの角形断面に
押し出し、押出中に押出材を水冷することにより焼入れ
を行った（プレス焼入れ）。焼入れ後の各押出材に対
し、表１に示す種々の条件で人工時効処理を行った。こ
れを供試材とし、引張特性、切削性及び残留応力を下記
要領で測定した。その結果を表２に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】引張特性；押出方向に採取したＪＩＳ４号
引張試験片を用い、ＪＩＳＺ２２４１に規定する金属材
料試験方法に準じ、引張強さ、耐力、及び伸びを測定し
た。なお、各組成についてＮｏ．６とＮｏ．９の耐力を
σ0.2max（ピーク耐力）とした。切削性；市販の高速度
鋼製の２ｍｍ径ドリルを用い、回転数３０００ｒｐｍ、
送り速度６００ｍｍ／分の条件にて切削し、ドリルへの
巻き付き発生の有無を観察するとともに、切り屑分断性
を調べるために切り屑１００ｇ当りの切り屑個数を測定
した。２５００個／１００ｇ以上を合格とした。
引張試験片を用い、ＪＩＳＺ２２４１に規定する金属材
料試験方法に準じ、引張強さ、耐力、及び伸びを測定し
た。なお、各組成についてＮｏ．６とＮｏ．９の耐力を
σ0.2max（ピーク耐力）とした。切削性；市販の高速度
鋼製の２ｍｍ径ドリルを用い、回転数３０００ｒｐｍ、
送り速度６００ｍｍ／分の条件にて切削し、ドリルへの
巻き付き発生の有無を観察するとともに、切り屑分断性
を調べるために切り屑１００ｇ当りの切り屑個数を測定
した。２５００個／１００ｇ以上を合格とした。
【００１８】残留応力；残留応力の測定法は切断法によ
り次の手順で行った。図１に示すように、６０ｍｍ×６
０ｍｍ角断面押出材１の押出表面幅方向中心位置で、
表面をサンドペーパーで研磨後、アセトン洗浄し、研
磨部位に歪みゲージ２を瞬間接着剤で接着し、２４時間
室温放置後、歪みゲージ２のリード線３を歪み計に接
続してゼロ点設定をし、歪みゲージ２の周囲を金属の
こぎりで１０ｍｍ角、深さ２ｍｍに切断して応力開放
し、切断後の歪み量εを計測し、次式にて残留応力
値σを算出した。 σ＝−Ｅ×ε（Ｅ；ヤング率） Ｅ＝６８８９４Ｎ／ｍｍ２
り次の手順で行った。図１に示すように、６０ｍｍ×６
０ｍｍ角断面押出材１の押出表面幅方向中心位置で、
表面をサンドペーパーで研磨後、アセトン洗浄し、研
磨部位に歪みゲージ２を瞬間接着剤で接着し、２４時間
室温放置後、歪みゲージ２のリード線３を歪み計に接
続してゼロ点設定をし、歪みゲージ２の周囲を金属の
こぎりで１０ｍｍ角、深さ２ｍｍに切断して応力開放
し、切断後の歪み量εを計測し、次式にて残留応力
値σを算出した。 σ＝−Ｅ×ε（Ｅ；ヤング率） Ｅ＝６８８９４Ｎ／ｍｍ２
【００１９】
【表２】
【００２０】過時効処理を行ったＮｏ．１〜５、８、１
１は、いずれもピーク時効処理を行ったＮｏ．６、９に
比べて切削性が改善されていた。そのうち、特に耐力／
ピーク耐力比が０．７以上になるように過時効処理を行
ったＮｏ．１〜４は、残留応力も小さく、切削性に優れ
ている。しかし、耐力／ピーク耐力比が０．７に満たな
いＮｏ．５とＮｏ．８は強度が低い。切り屑個数の数
値、すなわち切り屑分断性もＮｏ．１〜４に比べてやや
劣る。また、耐力／ピーク耐力比が０．７以上だが、処
理温度が１９０℃と比較的低いＮｏ．１１は、残留応力
が−１００Ｎ／ｍｍ２を越えている。巻き付きこそ発生
しなかったが、切り屑分断性がＮｏ．１〜４に比べてか
なり劣り、細径のドリルを用いるときなどには折損の不
安が残る。一方、過時効処理を行っていないＮｏ．６〜
７、９〜１０は、いずれもＮｏ．１〜４に比べて残留応
力が高く、また切削性が劣る。
１は、いずれもピーク時効処理を行ったＮｏ．６、９に
比べて切削性が改善されていた。そのうち、特に耐力／
ピーク耐力比が０．７以上になるように過時効処理を行
ったＮｏ．１〜４は、残留応力も小さく、切削性に優れ
ている。しかし、耐力／ピーク耐力比が０．７に満たな
いＮｏ．５とＮｏ．８は強度が低い。切り屑個数の数
値、すなわち切り屑分断性もＮｏ．１〜４に比べてやや
劣る。また、耐力／ピーク耐力比が０．７以上だが、処
理温度が１９０℃と比較的低いＮｏ．１１は、残留応力
が−１００Ｎ／ｍｍ２を越えている。巻き付きこそ発生
しなかったが、切り屑分断性がＮｏ．１〜４に比べてか
なり劣り、細径のドリルを用いるときなどには折損の不
安が残る。一方、過時効処理を行っていないＮｏ．６〜
７、９〜１０は、いずれもＮｏ．１〜４に比べて残留応
力が高く、また切削性が劣る。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、切り屑分断性に優れ、
切り屑のドリルへの巻き付きが防止される切削用Ａｌ−
Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材を得ることができ
る。この切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押
出材は、小型化及び軽量化の進展が著しいＡＢＳのハウ
ジンブやピストン、コンプレッサー用サービスバルブや
トルクコンバーターバルブ等のバルブ類、ハードディス
ク用モーターハブ、オーディオ部品のボリューム軸、ブ
レーキマスターシリンダー等のピストン類、カメラや顕
微鏡の筒材のような光学機器、その他の機械部品などに
好適である。
切り屑のドリルへの巻き付きが防止される切削用Ａｌ−
Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材を得ることができ
る。この切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押
出材は、小型化及び軽量化の進展が著しいＡＢＳのハウ
ジンブやピストン、コンプレッサー用サービスバルブや
トルクコンバーターバルブ等のバルブ類、ハードディス
ク用モーターハブ、オーディオ部品のボリューム軸、ブ
レーキマスターシリンダー等のピストン類、カメラや顕
微鏡の筒材のような光学機器、その他の機械部品などに
好適である。
【図１】 残留応力の測定方法を説明する図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｓｉ：１．５〜７．０％（質量％、以下
同じ）、Ｍｇ：０．５〜１．０％を含有し、過時効処理
がされていることを特徴とする切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ
系アルミニウム合金押出材。 - 【請求項２】 時効処理して得られる耐力の最高値（σ
0.2max）の０．７倍以上の耐力を持つように過時効処理
がされていることを特徴とする請求項１に記載された切
削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材。 - 【請求項３】 圧縮の残留応力が−１００Ｎ／ｍｍ２以
下となるように過時効処理がされていることを特徴とす
る請求項１又は２に記載された切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ
系アルミニウム合金押出材。 - 【請求項４】 さらに、Ｃｕ：０．１〜１．２％、Ｔ
ｉ：０．０１〜０．２％を含むことを特徴とする請求項
１〜３のいずれかに記載された切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ
系アルミニウム合金押出材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344318A JP3846702B2 (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344318A JP3846702B2 (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003147468A true JP2003147468A (ja) | 2003-05-21 |
| JP3846702B2 JP3846702B2 (ja) | 2006-11-15 |
Family
ID=19157863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001344318A Expired - Lifetime JP3846702B2 (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 切削用Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3846702B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US20120045359A1 (en) * | 2009-06-29 | 2012-02-23 | Aisin Keikinzoku Co., Ltd. | Wear-resistant aluminum alloy extruded material exhibiting excellent fatigue strength and machinability |
| CN103045919A (zh) * | 2012-06-05 | 2013-04-17 | 湖南晟通科技集团有限公司 | 一种6系高强度铝合金及型材制造方法 |
| KR101591645B1 (ko) * | 2014-11-27 | 2016-02-11 | 포스코강판 주식회사 | Al-Si-Ti-Mg 합금 잉곳 및 그 제조방법 |
| KR20160024837A (ko) | 2014-07-31 | 2016-03-07 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 절삭성이 우수한 알루미늄 합금 압출재 및 그의 제조 방법 |
| US9657374B2 (en) | 2013-08-29 | 2017-05-23 | Kobe Steel, Ltd. | Free-machining aluminum alloy extruded material with reduced surface roughness and excellent productivity |
| CN108531789A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-09-14 | 合肥大麦灯箱器材有限公司 | 一种高强耐疲劳铝合金门框及其制备工艺 |
| CN111394628A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-07-10 | 浙江大学宁波理工学院 | 一种原位双相颗粒增强富Fe活塞铝基复合材料及其制备方法 |
-
2001
- 2001-11-09 JP JP2001344318A patent/JP3846702B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| KR20170027316A (ko) | 2014-07-31 | 2017-03-09 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 절삭성이 우수한 알루미늄 합금 압출재 및 그의 제조 방법 |
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| KR102156008B1 (ko) * | 2014-07-31 | 2020-09-15 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 절삭성이 우수한 알루미늄 합금 압출재 및 그의 제조 방법 |
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| CN111394628B (zh) * | 2020-05-15 | 2021-06-04 | 浙大宁波理工学院 | 一种原位双相颗粒增强富Fe活塞铝基复合材料及其制备方法 |
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|---|---|
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